Народные ремесла, техническое творчество, УИРС. В 2 ч. Ч. 2

обозначают буквами-индексами завода производителя (ЭИ, ЭП, ЭК, ЧС и др.) и порядковыми номерами.

По методам придания формы исходным заготовкам и по видам проката сталь бывает литая, кованая, листовая, широкополосная, сортовая (полосная, круглая и др.), фасонная (швеллер, уголок, двутавр).

Приведенные обозначения марок сталей проставляют на штангах проката с массой более 20 кг. На штангах до 20 кг или связанных пучках проката марку стали проставляют на прикреплённых бирках (пластинах).

Для наглядности часто маркировка стали производится несмываемыми красками различных цветов независимо от группы стали и степени раскисления (по соглашению маркировка краской может не производиться):

Сталь обыкновенного качества:

Ст0, ВСт0, БСт0 – Красный + зеленый; Ст1, ВСт1кп – Желтый + черный; Ст2, ВСт2кп – Желтый;

Ст3, ВСт3кп, ВСт3, БСт3кп, БСт3 – Красный; Ст4, ВСт4кп, ВСт4, БСт4кп, БСт4 – Черный; Ст5, ВСт5 – Зеленый; Ст6 – Синий.

Углеродистая качественная сталь:

08, 10, 15, 20 – Белый;

25, 30, 35, 40 – Белый + желтый 45, 50, 55, 60 – Белый + коричневый.

Углеродистая инструментальная сталь:

У7 – Синий + красный; У8 – Синий + желтый; У9 – Синий + розовый; У10 – Синий + черный; У12 – Синий + зеленый.

Легированная конструкционная сталь:

Хромистая – Зеленый + желтый; Хромомолибденовая – Зеленый + фиолетовый; Xромованадиевая – Зеленый + черный; Марганцовистая – Коричневый + синий; Хромомарганцовая – Синий + черный;

60

Хромокремнистая – Синий + красный; Хромокремнемарганцовая – Красный + фиолетовый; Никельмолибденовая – Желтый + фиолетовый; Хромоникелевая – Желтый + черный; Хромоникелемолибденовая – Фиолетовый + черный; Хромоалюминиевая – Алюминиевый.

Коррозионностойкая сталь:

Хромистая – Алюминиевый + черный; Хромоникелевая – Алюминиевый + красный; Хромотитановая – Алюминиевый + желтый; Хромоникелекремнистая – Алюминиевый + зеленый; Хромоникелетитановая – Алюминиевый + синий; Хромоникелениобиевая – Алюминиевый + белый;

Хромомарганценикелевая – Алюминиевый + коричневый; Хромоникелемолибденотитановая – Алюминиевый +

фиолетовый.

Быстрорежущая сталь:

Р18 – Бронзовый + красный;

Р9 – Бронзовый.

Твердые спеченные сплавы (информация для справки)

При расходовании стали отрубается в первую очередь неокрашенный конец, клейменый конец расходуется в последнюю очередь. Из пучков, используя металл, сохраняют бирку, которая привязана к пучку.

При выполнении самых разнообразных работ в условиях непроизводственных мастерских (школьных, домашних и т.п.) используют металл, который уже был в изделиях, или заготовки с утраченными клеймами, поэтому часто приходится сталкиваться с

61

проблемой определения марки стали с целью определения его пригодности для изготовления того или иного изделия. При отсутствии возможности лабораторного исследования химического состава стали пользуются приближенными способами его определения. Таких способов существует несколько.

Наиболее распространенным является способ приближенного

определения марки стали по искре, позволяющий определить содержание углерода в стали с точностью до 0,2% и обнаружить присутствие других элементов.

Способ основан на том, что мелкие частицы сплава, образующиеся при абразивной обработке, сгорая, дают сноп светящихся линий, заканчивающихся вспышками в виде искр, уникальный для каждого сплава.

Методика определения марки стали по искре такова. Кусок металла слегка и равномерно прижимают к вращающемуся наждачному кругу. Желательно применять карборундовый наждачный круг зернистостью 35–46 с окружной скоростью на рабочем диаметре около 25–30 м/с. Цвет, длина светящихся линий и количество и вид искр для сталей с различным химическим составом не одинаков. В качестве эталонных для сравнения используют набор клейменых образцов, изготовленных из сталей заведомо точно известных марок (при сформированных навыках образцы для сравнения, обычно, не используют). Пробу на искру желательно проводить в затемненном помещении или оградить наждачный круг темным футляром. Во время испытания необходимо так расположить образец по отношению к вращающемуся кругу, чтобы поток искр был длиной около 300 мм и был направлен перпендикулярно линии зрения. Для сохранения потока искр одной и той же длины нужно равномерно давить на круг, так как неравномерное давление образца на круг может дать неправильный результат.

По характерным особенностям искр определяют марку (как минимум – группу) стали. При определении марок стали на

наждачном круге необходимо защищать глаза очками!

Общие сведения об особенностях образования искр для различного химического состава сталей таковы.

При малом содержании углерода частицы стали сгорают медленнее, пучок линий длинный. Чем больше углерода

62

содержится в стали, тем пучок становится светлее и плотнее при уменьшении яркости, длины и толщины светящихся линий, появляется большее количество искр, разветвлений, и тем ближе они расположены к началу пучка. Цвета искр углеродистых сталей меняются в гамме оттенков соломенно-желтого и светло-желтого.

Низкоуглеродистая сталь (0,15–0,2% углерода) дает пучок искр продолговатой формы. Искры расходятся веером в виде слегка изогнутых длинных прямых линий желто-соломенного цвета с двумя утолщениями в середине и на конце: одно из них светлое, другое – темно-красное (рис. 1).

С повышением содержания углерода, основной рисунок искр остается прежним, хотя пучок искр светло-желтого цвета несколько более плотный, короче и шире, но вокруг веера возникает все больше ярких звездочек. Для среднеуглеродистой стали (0,45– 0,50% углерода) от первого утолщения отделяются новые отдельно сверкающие искры в виде елочек (рис. 2).

Высокоуглеродистая сталь (1,1–1,3% углерода), в том числе и инструментальная, дает очень плотный пучок искр еще короче, шире и светлее, дает искры с обильными звездочками, а от первого утолщения отделяется сноп светло-желтых искр (рис. 3). По мере повышения содержания углерода в пучке искр увеличивается количество звездочек и их «разветвленность».

У большинства легированных сталей искровые линии с красным оттенком. Легирующие элементы влияют на цвет и форму пучка.

Марганцовистая сталь (10–14% марганца) дает сноп искр, отличающийся большой яркостью и очень высокой температурой

63

(рис. 4), первые утолщения заканчиваются звездочками. Вид пучка зависит от содержания углерода.

Быстрорежущая сталь (9–18% вольфрама) дает пучок двойных искр в виде прерывистых тонких линий темно-красного цвета с утолщенными короткими концами округлой формы и длинных и толстых красных линий. В конце пучка можно заметить две-три очень мелкие звездочки углерода, возникновение тонких прямых и прерывистых линий объясняется влиянием вольфрама и хрома (рис. 5). Сталь быстрорежущая с кобальтом дает широкий пучок темно желтых нитей искр без звездочек (рис. 6). Искры от стали с содержанием вольфрама около 1,3% похожи на искры от быстрорежущей стали. Пучок искр несколько длиннее, также со

скругленными светлыми утолщениями на конце. Линии темнокрасные, звездочки желтые.

Кремнистая сталь (1–2% кремния) дает длинные утолщенные световые линии ярко-желтого цвета, а между ними отдельные искровые снопики (рис. 7), на концах небольшие более светлые звездочки.

Хромистая сталь (1–2% хрома) дает пучок искр от красного до желтого цвета в зависимости от содержания хрома. Световые линии длинные. От основной ветки в разных направлениях отлетают короткие тонкие веточки искр с отделяющимися звездочками на конце (рис. 8).

Хромоникелевая сталь (3% никеля и 1% хрома) имеет длинные световые линии с утолщенными концами в виде шарообразных вспышек (рис. 9).

Подводя итог изложенному, сформулируем следующие общие признаки для различных групп сталей:

64

1.Если содержание углерода около 0,12%, то искра оставляет след прямой линии, имеющей светлое и темно-красное утолщения. Пучок длинный и светлый.

2.Если содержание углерода 0,5%, пучок короче, также светлый, но от первого утолщения начинают отделяться звездочки.

3.Инструментальная сталь с содержанием 1% углерода дает короткий и широкий веер красноватых искр, а от первого утолщения отделяется сноп искр.

4.Характерным для марганцовых сталей является образование звездочек на концах первого утолщения. Вид пучка зависит от содержания углерода.

5.Характерным для хромистых сталей является длинный веер искр, иногда красноватый с разрывом и с отделяющимися звездочками.

6.Вольфрамовая сталь дает прерывистую темно-красную искру со светлым утолщением на конце.

7.Хромовольфрамовая сталь средней твердости дает двойную искру: красную толстую и длинную и темно-красную тонкую и короткую.

8.Быстрорежущая сталь дает такие же искры как и хромовольфрамовая, но с разрывом.

Используют и другие способы приблизительного определения химического состава и технологических свойств стали.

1.Известно, что не всякая сталь закаливается. Делают пробу на закалку: кусок стали неизвестной марки нагревают до светло-

красного цвета каления и быстро охлаждают в воде.

65

Малоуглеродистая сталь не закалится и легко поддается напильнику.

2.Изготавливают из стали неизвестной марки небольшую тонкую пластинку. Делают попытку ее закалки: нагревают до светло-красного цвета каления и быстро охлаждают в воде. Пластинку закрепляют в тисках слесарных и проверяют на изгиб. Пластинка из стали с большим содержанием углерода легко ломается, с малым – слегка пружинит, а при содержании углерода меньше 0,2% – сгибается.

3.Отличить сталь с минимальным содержанием углерода от средне- и высокоуглеродистой можно с помощью концентрированной соляной кислоты. Зачищенный участок куска стали смазывают кислотой: на средне- и высокоуглеродистой стали должно появиться черно-серое пятно, на малоуглеродистой – зеленоватое.

4.Хромистую коррозионно-стойкую сталь от других можно отличить так. На зачищенную стальную поверхность наносят водный раствор медного купороса. Выдерживают 2–3 минуты и вытирают насухо. На коррозионно-стойкой стали следа не остается или остается слабо заметное серое пятно. На сталях, не содержащих хрома, на месте смачивания остается пятно характерного цвета меди.

Нужно отметить, что марки цветных металлов и их сплавов приведенными способами определить невозможно.

Форма отчета:

Таблица. Результаты определения марок сталей по искре

Изложить свои представления об основных технологических свойствах сталей исследуемых образцов, возможных технологических процессах их обработки, возможных областях применения сталей исследуемых образцов.

Вопросы

1.Что такое сталь?

2.Каково влияние на свойства стали серы и фосфора?

66

3.Как классифицируются стали по качеству? По химическому составу? По назначению?

4.Назначение легирования. Обозначение легирующих элементов

вмаркировке сталей.

5.Принцип формирования обозначения сталей различных групп.

6.Расшифровать химический состав различных марок сталей по обозначению: 38ХН3МФА, 18ХГТ, Ст3, 40ХН, Сталь 45, 12Х18Н10Т,

У12, 9ХС, Сталь 10, 65Г, ШХ15, Р6М5, 9ХС, ЭИ 361, Р18.

7.Назовите способы приблизительного определения состава сталей во внелабораторных условиях.

8.На чем основан способ определения марки стали по искре?

9.Перечислите различия в виде искры в зависимости от содержания углерода.

10.Как изменяют вид искры различные легирующие элементы?

Лабораторная работа № 13. (2 ч.)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СТАЛЕЙ ПО ЦВЕТАМ ПОБЕЖАЛОСТИ И КАЛЕНИЯ

Цель. Приобрести навыки приблизительного определения температуры нагретых металлов по цвету.

Оборудование, инструменты, материалы. Муфельная печь,

кузнечный горн, уголь, клещи кузнечные, образцы металлов. Очки защитные.

Порядок выполнения работы. Изучить технико-

технологические сведения. Изучить предложенные образцы металлов и попытаться определить их сорта и марки. Загрузить образцы в горн. Контролировать процесс нагрева образцов. Определить температуры образцов по цветам побежалости и каления в контрольных точках, указанных преподавателем. Сделать выводы об успешности операций и причинах неудовлетворительных результатов (если такие имели место).

Технико-технологические сведения.

Цвет побежалости (каления) – радужная окраска, появляющаяся на чистой поверхности нагретой стали в результате образования на ней тончайшей окисной плёнки. Толщина плёнки зависит от температуры нагрева стали; плёнки

67

разной толщины по-разному отражают световые лучи, чем и обусловлены те или иные цвета побежалости.

Термическая обработка стали разделяется на закаливание, отпуск и отжиг.

Закаливание стали применяется для повышения ее твердости. Мягкие малоуглеродистые стали не закаливаются, углеродистые и инструментальные стали увеличивают свою твердость при закалке в три-четыре раза.

Процесс закаливания состоит в нагревании стали примерно до температуры 820° С и быстром охлаждении в масле или воде.

Таблица 1. Термическая обработка инструмента

Для определения температуры нагрева пользуются специальными приборами – пирометрами. При отсутствии пирометра степень нагрева определяют приблизительно по цвету каления.

Таблица 2. Цвета каления и соответствующие температуры для стали

68

В закаленном состоянии сталь обладает большой твердостью и вместе с тем хрупкостью.

Чтобы придать стали вязкость, производится так называемый отпуск стали после закалки. Для этого ее нагревают до 220-300° С и охлаждают в воде или масле. Твердость стали несколько уменьшается, так как структура ее изменяется и она становится более вязкой. Меняя температуру отпуска, можно получить разные механические свойства. При нагреве стали на воздухе ее поверхность окрашивается в различные цвета, называемые цветами побежалости. Каждый цвет побежалости соответствует вполне определенной температуре и может служить указателем для определения степени нагрева при отпуске стали.

Таблица 3. Температуры отпуска и цвета побежалости различного инструмента после закалки